《壓漿混凝土濕法施工工法》是中交第一航務工程局有限公司完成的建築類施工工法，完成人是郁祝如、李廣森、張樹興、徐士星、經東風，適用於對原有建築物基礎缺陷的修補、加固，大型橋墩、水上基礎等工程項目基礎加強，大型船塢修建的基礎加強、止水，特別適用於地基條件複雜、處理難度大、或採用有臨時圍堰費用大、周期長等工程項目。
《壓漿混凝土濕法施工工法》主要的工法特點是：臨時結構與永久工程合二為一；對某些特殊地質條件的工程具有更強的適應性。
2008年01月31日，《壓漿混凝土濕法施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：壓漿混凝土濕法施工工法
- 工法編號： YJGF102-2006
- 完成單位：中交第一航務工程局有限公司
- 主要完成人：郁祝如、李廣森、張樹興、徐士星、經東風
- 套用實例：大連中遠6萬噸級船塢工程
- 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,主要材料,主要設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《壓漿混凝土濕法施工工法》的形成原因如下：
中國於20世紀50年代初引進了壓漿混凝土施工工藝，主要套用於補強加固。直到20世紀90年代中後期，在大連中遠船塢工程上，壓漿混凝土的工藝方法在中國國內大規模套用，對各項技術參數及工藝方法有了新的認識和掌握。大連中遠船塢工程由中港一航局三公司承建，2005年前中國國內沒有先例，能收集到的中國之外資料也只有希臘scarananga船塢施工總結、日本土木學會1986年制定的混凝土標準可借鑑。在施工過程中每個參數，每道工序工藝的確定都經過試驗及專家的反覆論證。
工法特點
《壓漿混凝土濕法施工工法》的工法特點是：
⒈臨時結構與永久工程合二為一，與圍堰乾地施工船塢相比，省去了費用高、工期長的臨時圍堰工程。
⒉對某些特殊地質條件的工程具有一定的適應性。
⒊壓漿混凝土在船塢等工程項目上具推廣套用的前景。
操作原理
適用範圍
《壓漿混凝土濕法施工工法》的適用範圍如下：
⒈適用於對原有建築物基礎缺陷的修補、加固。
⒉適用於大型橋墩、水上基礎等工程項目基礎加強。
⒊適用於大型船塢修建的基礎加強、止水。特別適用於地基條件複雜、處理難度大、或採用有臨時圍堰費用大、周期長等工程項目。
工藝原理
《壓漿混凝土濕法施工工法》的工藝原理是：
預填骨料壓漿混凝土，即是在預填潔淨的粗骨料中，壓入具有一定膨脹性的砂漿而形成的混凝土。具有足夠的強度、重力性和止水作用。
⒈加大壓漿混凝土灌漿壓力，解決壓漿混凝土的密性問題
加大壓力來增加壓漿混凝土的密實性，從升漿混凝土的流動狀態上看是可行的（如圖1所示），但受到工程條件的限制。
圖1 升漿混凝土的流動狀態示意圖
①以船塢底板的預填骨料壓漿混凝土為例，上部沒有壓重蓋板，因此根據漿液向阻力小的方向流動的原理，加大壓力只能使漿液上升，對壓漿混凝土密實性的作用可能較小。
②以採用沉箱結構的塢壁作為施工臨時圍堰，沉箱基床壓漿混凝土頂面有沉箱壓重，壓漿施工採用的壓力要保證不抬動沉箱、不推動基床止漿倒濾層及外側塊石位移，因此無法保證砂漿充滿含有細渣、淤泥的預填骨料空隙，而且由於壓力的作用使淤泥、細渣被推移至預填骨料基床的四周或上部。
③如果骨料不含細渣、淤泥，並且有壓重蓋板，增加壓力對壓漿混凝土的密實性應該有良好的效果。
⒉泥渣處理
灌漿施工中，鑽孔形成後用帶迴路的高壓水沖孔，沖孔壓力值一般為灌漿壓力的80%，只至回水變清為止，可將孔內沉渣清理乾淨。壓漿混凝土施工中的壓漿管打設形成後，也需進行高壓水沖孔、清洗管路。如骨料拋填完成後不能及時進行下道工序的施工，應予以覆蓋防止淤泥進入骨料空隙中。
⒊壓漿混凝土施工分縫
壓漿混凝土施工分段長度應根據壓漿施工的設備配置能力、保證壓漿混凝土施工質量及合理的經濟成本來確定的。
分縫的形式有兩種；一種是垂直分縫，即在兩個壓漿混凝土施工段之間設定垂直不透漿的隔牆，其隔牆可以是鋼模板、模組混凝土、袋裝混凝土也可以是混凝土預製塊。垂直隔牆施工複雜，施工效率低，但壓漿混凝土的質量好；第二種是不設隔牆，壓漿混凝土施工段之間形成呈斜坡狀的施工縫，但浮漿充填於施工縫之間，施工縫再通過帷幕灌漿來解決滲漏問題。
⒋壓漿混凝土施工的時間間隔
水下壓漿混凝土強度增長緩慢，通常14天后鑽孔較適宜。將混凝土所採用的砂漿不宜添加緩凝劑，應摻加早強型高效減水劑。
⒌壓漿混凝土的砂漿配比
施工中所拌製漿液應具有良好的流動性和可灌性，砂漿的配合比最終應通過試驗確定。
⒍施工前需試驗解決以下問題
①驗證塊石孔隙率與注漿量的關係。
②升漿液面動態變化情況。
③檢測擬定清淤工藝的清淤效果，以及升漿混凝土的飽和度，從而確定基槽的清淤標準及殘渣標準。
施工工藝
- 施工流程
《壓漿混凝土濕法施工工法》的施工工藝流程如圖2：
圖2 升漿混凝土施工工藝流程圖
- 操作要點
採用《壓漿混凝土濕法施工工法》施工時，施工前經過試驗，確定漿液配合比、骨料粒徑參數等，並對施工中採用的技術參數進行比選。
⒈鑽機就位
施工平台宜採用軌道行走式。施工平台就位後，按設計給定的孔位，將鑽機就位、對正，高潮位時可用探棒探測預埋孔位位置。
⒉造孔
升漿混凝土造孔採用錘擊方式或旋轉方式施工。
以中遠船塢施工為例：每側鑽機平台各布置兩台鑽機施工。壓漿孔孔距按設計要求間距梅花狀布設，排距1.5米、孔距3米。
在沉箱上預留們10毫米管，利用鑽機施打至設計所規定深度，完成造孔工作。
⒊製漿
①製漿方法
利用現場攪拌機拌制砂漿。攪拌順序先將水和外加劑及膨脹劑拌合均勻，再加水泥，最後加入砂。流動度採取日本P法測定。
②砂漿技術指標
主要技術指標考慮砂漿流動度、泌水率、膨脹率、初凝時間4項。
以中遠升漿混凝土為例，對所拌制砂漿應滿足的技術指標如下：
a.砂漿流動度為（18±2）秒；
b.砂漿泌水率≤3%，膨脹率為5%~0%；
c.砂漿初凝時間為8~10小時。
③製漿材料
a.水泥：製漿所用水泥為P.O32.5R普通矽酸鹽水泥；
b.砂：製漿所用砂為中細砂，粒徑不大於2.5毫米，細度模數不大於2.2；
c.水：製漿所用水應滿足拌制混凝土用水要求，保證清潔無污染；
d.外加劑：為改善砂漿性能，漿液中摻入適量的減水劑和膨脹劑，外加劑應滿足其指標。
④漿液配合比確定
施工中所拌製漿液應具有良好的流動性和可灌性，砂漿的配合比最終應通過試驗確定，中遠船塢壓漿混凝土砂漿配合比擬定為水:灰:砂=0.5:1:1，摻入0.7%的高效減水劑和0.5/萬的膨脹鋁粉。
⒋升漿
升漿就是將製備合格的砂漿通過砂漿泵、升漿管作純壓式灌漿，在一定的壓力作用下把砂漿壓入基床塊石空隙內，形成封閉止水系統。
升漿施工段劃分：
為有效保證升漿混凝土質量，減少升漿混凝土施工結合面，應合理分段施工。
升漿施工從沉箱圍堰外側第一排開始升漿，第二排作補充，觀測孔設在第二排內。升漿施工時所有泵同時進行。當注入量接近設計注入量時，停止升漿。
⒌漿面觀測
施工中為確保工程質量，對典型施工段及一至二個施工段進行漿面上升高度觀測。漿面上升高度採用浮子測錘觀測，每隔15~30分測一次漿面上升高度。
材料設備
《壓漿混凝土濕法施工工法》所需材料設備如下：
主要材料
⒈水泥
選用普通矽酸鹽原P.O32.5R型水泥。
⒉砂
質量要求，細度模數1.7-2.2，最大粒徑不大於2.5毫米，含泥量≤3.0%，級配良好。
⒊預填石料
骨料採用石灰石，抗壓強度≥50兆帕，粒徑80~200毫米。
⒋外加劑
宜採用減水劑、膨脹劑。
⒌水
符合混凝土拌合用水要求。
主要設備
可採用錘擊或鑽孔法施打。以中遠船塢為例，造孔機具及材料數量見表1所示。
序號 | 名稱 | 規格型號 | 單位 | 數量 |
|---|---|---|---|---|
1 | 鑽機 | SGZ-ⅢA | 台 | 5 |
2 | 升漿管 | Φ50毫米 | 米 | 1500 |
3 | 沖尖 | Φ50毫米 | 個 | 80 |
4 | 觀測管 | Φ89毫米 | 米 | 100 |
5 | 沖尖 | Φ89毫米 | 個 | 10 |
6 | 吊錘 | 100千克 | 個 | 5 |
7 | 壓漿泵 | UB4型 | 台 | 12 |
8 | 砂漿攪拌機 | 200升 | 台 | 1 |
9 | 貯漿槽 | 1立方米 | 個 | 6 |
質量控制
《壓漿混凝土濕法施工工法》的質量控制要求如下：
⒈造孔質量控制
造孔施工根據基床清碴後測量所測定的高程確定造孔孔底標高，以沉管貫入度來判別岩面標高。
造孔接近給定設計孔深時，記錄平均貫入度，平均貫入度=下沉量/錘擊數，當平均貫入度小於5毫米/次時，即認為達到岩面標高。
⒉升漿施工控制
①由於淤泥是混凝土防滲及影響壓漿混凝土質量的最不利因素，因此必須提高清淤標準。
②壓漿混凝土分段宜設隔離層，避免二次壓漿造成的施工縫，分段長度以機具設備能力確定，不宜過長。
③預填骨料必須控制骨料粒徑，骨料拋填前應進行篩選、沖洗乾淨。
④漿液的配合比通過試驗確定。
⑤施工中應保證壓注砂漿的連續性，每孔升漿中斷時間不宜太長，避免堵塞升漿管路，影響升漿質量。
⑥施工中以注入漿量及灌漿壓力控制其質量。保證一泵一孔，不允許一泵多孔同時灌漿。
⑦壓漿時，漿液面已達到預定的標高后，必須持續灌注一定時間後方可停止壓漿。
⑧灌漿壓力必須根據現場實際情況加以核算確定。
⒊升漿混凝土質量檢查
①以壓水試驗為主，如基床升漿混凝土以止水作用為主，則升漿檢查應滿足透水率q≤5Lu的要求。
②結合鑽孔芯樣、劈裂觀察綜合評價，如圖3所示為某工程升漿混凝土劈裂觀察檢驗。
圖3 某工程升漿混凝土劈裂觀察檢驗
安全措施
施工單位採用《壓漿混凝土濕法施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
⒈建立健全安全管理體系和安全管理制度，加強安全教育、提高安全意識。
⒉現場臨時用電執行《施工現場臨時用電安全技術規範》，特別是海邊潮濕環境下施工機械作業、臨時用電線路架設，有必要的安全防護措施。
制定施工機械使用安全措施。砂漿拌合系統、對水上作業平台、臨時腳手架要專門進行設計，符合有關規範要求。
環保措施
施工單位採用《壓漿混凝土濕法施工工法》的環保措施如下：
⒈漿液製備過程中的廢水、廢液設定回收處理裝置，不得直接排入海中。
⒉拌合系統設定粉塵回收裝置，避免污染大氣。
⒊對於水下基床外表面宜採用土工布進行覆蓋，避免水下基床中水泥漿液流入海中，對海水造成污染。
⒋清除的表面浮漿，應採用回填深埋處理或填入指定位置，不得隨意填入海中。
效益分析
《壓漿混凝土濕法施工工法》的效益分析如下：
大連中遠6萬噸級船塢工程採用濕法施工工藝，與乾地圍堰施工相比，該法省去了費用高、工期長的臨時圍堰工程，簡化了對複雜石灰岩地基的處理，節省圍堰費用約2400萬，縮短工期12個月，提前1年投產，增加收益數千萬元，帶來了經濟效益和社會效益。
大連造船廠新建船塢工程東姑裝碼頭兼圍堰施工歷時4個月118天，比常規做法工期提前3個月，741.6米長臨時圍堰可減少投資2800萬元。
此外，《壓漿混凝土濕法施工工法》已在大連造船新廠船塢接長工程、青島北海船廠船塢工程、大連香爐礁船塢工程等項目中推廣套用，效果良好。
《壓漿混凝土濕法施工工法》可為2005年後類似工程提供借鑑經驗，最佳化船塢工程設計與施工工藝，為利用預製塢牆作為圍堰結構設計與施工開闢了新的途徑，具推廣套用價值。
註：施工費用以2005~2006年施工材料價格計算
套用實例
《壓漿混凝土濕法施工工法》的套用實例分析如下：
⒈大連中遠6萬噸級船塢工程
大連中遠6萬噸級船塢工程位於大連市大連灣，1994年12月開工，1997年9月28日竣工，工期34個月，比計畫工期縮短一年。船塢採用濕法施工，利用預製沉箱作塢壁，並與沉箱堵口圍堰一起代替了常規的施工圍堰，用預填鐵礦石骨料水下升漿混凝土作船塢底板的下層混凝土，克服了對存在破碎帶及大量溶溝、溶槽、溶洞的基礎處理及防滲技術的難點。塢牆沉箱尺寸12.14×8.08×11.40米，數量62個，東西塢墩沉箱2個，總計64個。塢底板244.44×44米，其中升漿混凝土底板塢室18段、塢首2段，總計20段。
經現場鑽孔檢驗及抽水成功後效果證明：該工藝效果良好，質量可靠。達到縮短工期、解決地質複雜帶來的技術難題、節約建設投資的效果。
經多年的使用表明：工程安全可靠，其主要技術指標符合設計標準和使用要求，用戶取得了經濟效益與社會效益。
⒉大連造船廠新建船塢工程
大連造船廠新建船塢工程位於大連市西崗區沿海街1號，大連造船廠北側，工程於2001年9月6日開工，2004年7月26日竣工。造船塢有效長度400米，塢寬96米，塢深13米，塢底面標高-7.80米。採用乾地圍堰施工，東側和北側採用濕法施工的沉箱結構止水圍堰，升漿混凝土範圍為沉箱圍堰底寬。東舟西裝碼頭沉箱33個，塢口沉箱6個，臨時堵口圍堰沉箱7個，總計46個沉箱形成741.6米長圍堰，劃分22段壓漿混凝土。
經抽水後觀測，凡是沉箱作圍堰部分基本無滲漏，效果良好，達到預期效果及設計要求。
⒊青島海西灣造修船基地造船區1號、2號造船塢建設工程
該工程位於青島北船重工海西灣造修船基地造船區西部，包括1號造船塢、2號造船塢，船塢尺度分別為480×96×14.1米、530×125×13.1米，各設浮箱式塢門一座、中間塢門一座，兩塢南端各設一條下塢通道。
為保證塢區形成乾施工條件，堵口沉箱止水圍堰採用濕法施工。塢口止水帷幕包含的結構部位為塢口、泵房，由塢口、泵房底板下基岩中的灌漿帷幕組成。
工程於2006年1月17日開始，2006年12月15日結束，採用壓漿混凝土濕法施工，簡化了堵口圍堰部位的施工工序、達到了縮短工期、節約投資的目的。
經完工後使用證明：壓漿混凝土濕法施工止水效果可靠，質量較好。船塢基坑開挖施工順利運轉正常，取得了較好的經濟效益與社會效益。
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《壓漿混凝土濕法施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。
